Система заземления электроустановок напряжением до 1 кв

 

До 1995 года в России электроустановки с глухозаземленной нейтралью выполнялись по типу TN-C с PEN-проводником. Данная система заземления достаточно проста, экономична, но не обеспечивает должный уровень электробезопасности. С середины 1990 гг. в качестве государственных стандартов были приняты международные стандарты МЭК 364 (ГОСТ Р 50571), требования которых были включены в 6 и 7 главы ПУЭ 7-го издания. Новые требования к выполнению системы заземления привели к существенным изменениям при проектировании электроснабжения жилых, общественных, административных и бытовых зданий. Для перечисленных в п. 7.1.1 ПУЭ электроустановок нормативно было запрещено использовать систему заземления TN-C, вместо нее предлагаются новые системы TM-C-S и TN-S, в которых нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно.

В обозначении системы заземления первая буква I и Т характеризует тип заземления нейтрали трансформатора. Буква I означает, что нейтраль трансформатора изолирована от земли или связана с землей через сопротивление или разрядник. Буква Т означает, что нейтраль трансформатора имеет глухое заземление.

Вторая буква характеризует тип соединения с землей нетоковедущих частей электроустановки доступных прикосновению, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей.

 

Типы систем заземления

ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93) предусматривает следующие типы систем заземления электрических сетей: TN, ТТ, IT.

Система TN. Нейтраль трансформатора соединена с землей в одной или нескольких точках. Все доступные прикосновению открытые проводящие части электроустановки соединяются с заземленной точкой с помощью PEN-проводников, РЕ или N-проводников. PEN-проводник присоединяется к заземленной нейтрали вторичной обмотки трансформатора и выполняет функции нулевого защитного проводника (РЕ-проводника) и нулевого рабочего проводника (N-проводника). PEN-проводник может иметь повторное заземление в других точках сети. Проводимость PEN-проводника, идущего от нейтрали трансформатора, должна быть не менее 50% проводимости вывода фаз. Нулевой рабочий проводник (N-проводник) используется для питания однофазных электроприемников и для подключения к нему нулевых точек трехфазных электроприемников. В качестве N-проводника следует использовать дополнительную жилу кабеля (четвертая жила) или 4-й провод.

Нулевой защитный проводник (PE-проводник) – это проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса) электроприемников с заземленной нейтралью трансформатора. В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников система TN разделяется на три типа: TN-C, TN-C-S, TN-S.

Система TN-C (рис. 7.5) получила очень широкое распространение в промышленных, городских и сельских сетях благодаря наличию двух стандартных напряжений: фазного и линейного. Например, в сетях 380 В электроприемники могут получать питание на напряжениях 380 и 220 В (запись 380/220 В).

Рис. 7.5. Система TN-C:

1 – заземлитель нейтрали; 2 – открытые проводящие части

 

Таблица 7.1

Условные графические обозначения нулевых и защитных проводников

Обозначение	Проводник
	Нулевой рабочий проводник (N)
	Нулевой защитный проводник (РЕ)
	Совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный проводник (PEN)

 

Система имеет четырехпроводную распределительную сеть. В такой системе необходимо применять трехполюсный автоматический выключатель.

Система TN-C-S является комбинацией систем TN-C и TN-S, в которой PEN-проводник используется только в сети общего пользования. В какой-то части сети PEN-проводник распределяется на два проводника: PE-проводник и N-проводник (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Система TN-C-S:

1 – заземления источника питания; 2 – открытые проводящие части

 

После точки разделения РЕ- и N проводники объединять запрещается. N-проводник изолируется от корпуса, предусматриваются раздельные зажимы или шины для РЕ-проводника и N-проводник. Разделение PEN-проводника в системе TN-C-S обычно осуществляется на вводе в электроустановку. В точке разделения PEN-проводник заземляется на повторный контур заземления. Требования к PEN-проводнику в системе TN-C-S – сечение медного проводника должно быть не менее 10 мм², а алюминиевого – не менее 16 мм².

Система TN-C-S является наиболее перспективной для практического применения, так как позволяет обеспечить более высокий уровень электробезопасности по сравнению с системой TN-C и не требует проводить реконструкцию существующей электрической сети. В той части, где произошло разделение проводника PEN, на защитный РЕ и нулевой N необходимо применять четырехполюсный автоматический выключатель.

Система TN-S имеет N-проводник и РЕ-проводник, которые работают раздельно по всей системе. В системе TN-S устройство защитного отключения (УЗО) может устанавливаться в любой точке сети. В трехфазных сетях для реализации системы TN-S требуется по всей сети от источника питания до электроприемника применять пятипроводные линии. Это делает систему TN-S более дорогой и сложной (рис. 7.7).

 

 

 

 

Рис. 7.7. Система TN-S:

1 – заземление источника питания; 2 – открытые проводящие части

 

В этой системе необходимо применять четырехполюсный автоматический выключатель.

Система IT – это система с изолированной нейтралью, в которой нейтраль трансформатора не имеет непосредственной связи с заземлением или присоединена к нему через большое сопротивление. Открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю электрически независимому от заземления нейтрали трансформатора (рис. 7.8).

 

Рис. 7.8. Система IT:

1 – сопротивление; 2 – заземление источника питания; 3 – открытые проводящие части; 4 – заземление корпуса электрооборудования

 

Для сетей с изолированной нейтралью заземление корпусов электроприемников является обязательным. Кроме того, в таких электроустановках должен предусматриваться непрерывный контроль изоляции сети. Система IT применяется в шахтах и рудниках, на экскаваторах, буровых станках, на открытых горных разработках, приисках.

 

7.2. Контрольные вопросы к главе 7

1. Схема трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ. Условные обозначения.

2. Устройство и назначение пробивного предохранителя. Схема включения, условное обозначение.

3. Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.

4. Система TN-C. Области применения, оценка.

5. Система TN-C-S. Сравнение с системой TN-C.

6. Система TN-S. Оценка системы.

7. Система IT. Области применения.

 

Глава 8. Заземление

 

8.1. Цель заземления

 

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение корпуса электрооборудования с землей. На рис. 8.1 в качестве примера показано заземление корпуса трансформатора.

 

 

 

Рис. 8.1. Схема заземления корпуса трансформатора:

1 – корпус трансформатора, 2 – болт для присоединения заземляющего

проводника, 3 – заземляющий проводник, 4 – заземлитель, 5 – земля;

6 – токоведущие выводы обмотки 6 кВ; 7 – токоведущие выводы обмотки 380 В;

8 – радиатор для охлаждения масла

 

Заземлитель – металлический проводник, находящийся в электрическом контакте с землейЭто может быть труба, уголок, пруток или любая другая металлическая деталь.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть (корпус) с заземлителем.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Токоведущая часть – часть электроустановки, находящаяся под напряжением в процессе работы (выводы 6 и 7).

Открытая проводящая часть – часть электроустановки, доступная прикосновению проводящая часть, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении изоляции или касании фазы. В нашем примере это бак, радиатор и др.

Прямое прикосновение – электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.

Косвенное прикосновение – электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции или замыкании фазы.

В электрической сети с изолированной нейтралью целью заземления является защитить человека или животного от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу или другой проводящей части, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции, т.е. при косвенном прикосновении.

При наличии заземления напряжение между корпусом и землей будет значительно ниже напряжения сети (называется «напряжение прикосновения»).

Ток через человека

,

где – напряжение прикосновения, В; – сопротивление тела человека как проводника электрического тока, Ом.

В расчетах принимается равным 1000 Ом.

Если корпус не заземлен, напряжение между корпусом и землей составит 220 В и ток через человека будет равен

А (220 mА).

Это опасная величина тока (смертельная 100 mА). Заземление в данной сети называется «защитным» и является основной мерой защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.

Обращаем внимание на то, что при прямом прикосновении к токоведущей части заземление не защищает и ток через человека

,

где – напряжение фазы сети, В.